空降型车载炮除了具有性价比高,机动性良好等显著特点,还可通过运输机以及空投系统实现战役与战略机动,是世界各国竞相发展的武器装备。空投系统是空降型车载炮核心技术之一,一旦减速系统失效,会直接影响作战任务的成败。因此空投系统的力学设计与仿真分析是空投系统以及车载炮设计研制阶段的一个非常重要的任务。空投系统由牵引伞,引导伞,减速伞,主伞,货台,气囊等关键部件组成。整个空投过程可分为:车载炮货台从运输机中拉出阶段、主伞拉直阶段、主伞充气阶段、稳定下降阶段以及缓冲着陆阶段,其中在拉直、充气以及稳定下降阶段需要对降落伞以及货台进行大量流固耦合计算。仿真分析的困难在于:1)降落伞结构以及运动模式不断发生变化2)整个流固耦合分析的计算资源消耗巨大,前处理、求解十分困难。针对上述问题,以车载炮空投系统为研究对象,本文主要展开以下研究工作:1)在拉直阶段主伞的长度不断变化,属于典型的变结构问题。考虑传统索单元只能适用于求解定长的索结构,为了研究降落伞拉出过程的动态特性,使用绝对节点坐标(ANCF)变长索单元对主伞进行建模求解。在研究中发现,直接使用变长度单元有可能导致索结构出现刚性运动发散,计算结果失效的问题。以数值手段讨论分析了变长索单元计算结果发散的具体原因和主要发散现象,并给出了论该变长度索单元的适用范围。2)在充气阶段主伞的体积发生巨大变化,与周围空气耦合作用,属于流固耦合问题。通过流固耦合(FSI)分析方法建立轴对称降落伞充气模型,即通过耦合轴对称ANCF膜单元与不可压缩纳维-斯托克斯方程组对开伞过程进行仿真。通过三维有限元模型获得松弛判断准则判断主伞的张紧状态,并采用强制一阶连续单元(C1连续)避免引入人工阻尼同时保证解的稳定性。对比数值仿真结果和试验数据二者吻合,且本文提出的建模方法具有简单易行,计算量小等特点,并能够对降落伞收口控制过程进行分析,研究其流动机理。3)在稳定阶段主伞的弹性变形较小,伞的运动主要以随机载荷影响下的刚性运动为主,分析中需要刚性降落伞系统在随机载荷下的响应。由于在稳定下降过程中环境风速对减速系统运动轨迹以及落地分布有重要影响,并且在设计时很难获得精确的风速数据,因此建立随机风场模型以研究物伞系统的动力特性,将风场分解为均值风场以及阵风风场,将产生的随机数列代替阵风数据,通过蒙特卡罗方法研究随机阵风条件下降落伞落地分布情况与随机阵风的关系。为了避免在解空间遇到奇点,提出一种群论积分算子与龙格库塔法相结合的方法,该方法通过群论积分算子改进龙格库塔法,改进后的龙格库塔积分方法在解空间不存在奇点,即使积分步长较大仍能保证旋转矩阵在旋转群中。4)对车载炮货台进行流固耦合建模研究。由于在拉直充气阶段车载炮货台有较大幅度的摆荡,为获得空投货台的精确动力学响应,考虑货台大幅度摆荡对空气产生的非定常效应,基于平衡点法构建了空投吊挂系统多体动力学模型,并采用基于ALE格式的有限体积法建立了空气流场模型,在此基础上推导建立了非定常流动作用下的货台-空气流固耦合分析模型。通过数值算例研究:验证了该多体动力学模型的鲁棒性和正确性;明确了层流非定常模型能较好地描述流体对平板的作用力,可用于空投货台摆荡阶段的流场分析;对比指出通过流固耦合分析得到的非定常流动气动力显示出震荡特性,而定常流动假设模型会给货台带来类似粘滞阻尼的特性,其减速效果要比非定常流动模型强烈。5)对整体空投过程进行建模仿真。分别对五个阶段:车载炮货台从运输机中拉出阶段、主伞拉直阶段、主伞充气阶段、稳定下降阶段以及缓冲着陆阶段进行分析建模。通过对空投过程运动分析,建立相应过程的动力学方程。最后通过空投算例对中低空车载炮重装空投系统进行过程仿真,并给出相应的分析结果。